光伏逆变器

✍ dations ◷ 2025-11-13 20:59:30 #太阳能光伏

太阳光变频器(PV inverter或solar inverter)可以将光伏(PV)太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电(AC)的变频器,可以反馈回商用输电系统,或是供离网(英语:Off-the-grid)的电网使用。太阳光变频器是光伏阵列系统中重要的系统平衡(英语:balance of system)(BOS)之一,可以配合一般交流供电的设备使用。太阳能变频器有配合光伏阵列的特殊功能,例如最大功率点追踪及孤岛效应(英语:islanding)保护的机能。

太阳能逆变器可以分为以下三类:

光伏逆变器会用最大功率点追踪(MPPT)的技术来从太阳能板抽取最大可能的功率。太阳能电池的太阳辐照度、温度及总电阻之间有复杂的关系,因此输出效率会有非线性的变化,称为电流-电压曲线(I-V curve)。最大功率点追踪的目的就是在各环境下,针对太阳能模组的输出取様,产生一个(太阳能模组的)负载电阻来获得最大的功率。

太阳能电池的形状因子(Fill factor,简称FF)配合其开路电压(Voc)及短路电流(Isc)会决定太阳能电池的最大功率。形状因子定义为太阳能电池的最大功率除以Voc和Isc乘积后的比值。

最大功率点追踪有三种不同的算法:扰动观察法(perturb-and-observe)、增量电导法(incremental conductance)及定电压法(constant voltage),前两种常会称为“爬山法”,这些方法是依照电压对功率的曲线,若落在最大功率点的左边则提高电压,若落在最大功率点的右边则降低电压。

微式光伏逆变器(英语:Solar micro-inverter)是只配合单一太阳能模组运作的光伏逆变器,将太阳能模组的直流电源转换为交流电源。其设计允许以模组的方式由多台微式光伏逆变器独立并联运转。

微式光伏逆变器的优点包括可以针对单一太阳能模组进行功率最佳化,各个模组可以独立运作,即即用的安装方式,安装方式及防火安全上的提升,系统设计的成本最低,以及在库存上也可以降到最低。

2011年美国阿巴拉契亚州立大学的研究指出,在使用相同太阳能面板的情形下,在未屏蔽的条件下个别的逆变器会比只用一台逆变器的串接型设备会多产生20%的电能,在有屏蔽的条件下,会多产生27%的电能。

太阳能并网逆变器是将电能反馈到电网(英语:utility grid),若电网断电时,需快速的切断供电给电网的线路,这是美国国家电气规范(英语:National Electrical Code)(NEC)的要求,以确保在断电时,并网逆变器也会关闭,避免伤害维修电网的人员。

目前市面上的并网逆变器有使用许多不同的技术,包括使用较新的高频变压器、传统的工频变压器,或是无变压器的架构。高频变压器不是直接提供120 V或240 V的AC电源,而是有电脑控制的多步程序,让电源转换为高频的交流电,再转换为直流电,最后再转换为电源需要的电压及频率。

以往对于无变压器,又要供电到电网的系统会有一些疑虑,主要是因为在直流电路和交流电路之间没有电隔离(galvanic isolation),若直流端故障,会有大电流流到交流端。不过自2005年起,美国消防协会(NFPA)的国家电气规范允许无变压器的逆变器。VDE 0126-1-1及IEC 6210也已允许及定义这类系统需要的安全机制。首先,需要有残留电流或是接地电路以检测异常短路的情形,并且也要进行绝缘测试以确认直流电路与交流电路之间的分离。

许多太阳能逆变器都是设计连接到电网,若没有侦测到电网,逆变器不会运作。这类逆变器也有特殊的电路,精确的使输出电压的大小、频率及相位都和电源搭配。

充电控制器(英语:charge controller)可以用来搭配太阳能板以及用直流电的设备。充电控制器可以提供稳定的直流电源输出,并将多余的能量储存在电池中,并且监控电池的电量以避免过度充电或是过度放电。若一些较贵的模组还可以支援MPPT。逆变器可以接到太阳能充电控制器的输出,再由逆变器推动交流的负载。

太阳能泵变频器可以将太阳能模组产生的直流电转换为交流电去驱动沈水泵(英语:Submersible pump),不需要电池或是其他的能量储存设备。配合MPPT(最大功率点追踪),太阳能泵变频器可以调节输出频率以控制泵的转速,避免驱动泵的马达损坏。

太阳能泵变频器一般会有数个接口,可以允许太阳能模组阵列提供直流电流,会有一个接口输出交流电压,也可能会有接水位感测器输入的接口。

2014年时,最先进的光伏逆变器转换效率可以到98%,其中串接型逆变器(string inverter)会用到住家或是中型的光伏系统,而中央型的逆变器会用到大型的商用系统甚至电网等级的市场。中央型逆变器及串接型逆变器的市占率分别为50%及48%,微型逆变器的市占率只有不到2%

相关

  • 桌面排版桌面出版(英语:Desktop publishing,DTP)是指在个人电脑上运用版面设计技巧来创建文档(以供印刷)。桌面出版软件可以生成布局,并生成在印刷质量上可以与传统排版和印刷相媲美的文本
  • 法兰克福学派法兰克福学派是以德国法兰克福大学的“社会研究中心(英语:Institute for Social Research)”为中心的一群社会科学学者、哲学家、文化批评家所组成的学术共同体。被认为是新马
  • 卫星广播电视节目供应者在台湾,电视频道,一般是指电视节目讯号自地球电台发射至卫星(上链),透过卫星转频器将讯号放大、变换后向地面发射(下链),经有线电视系统接收后再传送予收视户之24小时电视节目,正确用
  • 史汀生中心史汀生中心(英语:The Stimson Center)以美国政治家亨利·刘易斯·史汀生命名,是一个非营利、非党派,使用分析与对外服务促进国际和平安全的智库,由Barry Blechman与Michael Krepon
  • 格伦代尔格伦代尔(英语:Glendale /ˈɡlɛndeɪl/)是美国加利福尼亚州洛杉矶县的一个城市,位于该县中部。 1884年开埠,1906年建市。现人口约20万。
  • 铋的同位素铋(原子量:208.98040(1))的同位素,没有一个是稳定的,但是有一个天然放射性同位素209 Bi,其半衰期长达1.9x1019年。备注:画上#号的数据代表没有经过实验的证明,只是理论推测而已,而用
  • 哈克贝利·芬历险记《哈克贝利·芬历险记》(英语:),又译为《赫克历险记》、《哈克历险记》、《顽童流浪记》,是一部美国著名作家马克·吐温的儿童文学作品,为美国文学史上相当重要的作品。小说开始于
  • 穆罕默德·里安·阿利安托穆罕默德·里安·阿利安托(印尼语:Muhammad Rian Ardianto,1996年2月13日-),印尼男子羽毛球运动员,专长男双项目。他与搭档法贾·阿尔弗兰的组合最高世界排名第6位,曾拿得2018年亚运
  • 李霄鹏李霄鹏(1975年6月20日-),中国已经退役的职业足球运动员,多次入选国家队,曾出战2002年世界杯。现时执教中超联赛球队山东鲁能泰山。李霄鹏职业生涯一直效力于山东鲁能泰山足球俱乐
  • 电力座标电力座标是台湾电力公司在电气设备上的一种地理座标,是将TWD67座标(台湾的一种横麦卡托投影二度分带TM座标)以特殊的方式编码后行成。台电以外最早是由积丹尼推断出其和TWD67座